MAPEO DE AMBIENTES EN EL PARQUE NACIONAL LOS GLACIARES, PROVINCIA DE

SANTA CRUZ – ARGENTINA (GLACIAR UPSALA Y PERITO MORENO), MEDIANTE DATOS

ÓPTICOS Y RADAR E INTEGRACIÓN

EN UN SIG

Alfredo Rafael Cuello1, 2; Miriam Esther Antes1, 2; Mirta Aída Raed1; Alicia Avelina Sedeño1; Luciano

Enrique Delise1; Jorge Marcelo Gari1 y Leonardo Alfredo Di Franco2

1 Centro de Sensores Remotos, Fuerza Aérea Argentina (CSR)

2 PRODITEL, Universidad Nacional de Luján (UNLu)

XIV CONFERENCIA IBEROAMERICANA

DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

3-5 de julio del 2013

Tegucigalpa, Honduras

COMISION NACIONAL DE ACTIVIDADES ESPACIALES

MISIÓN SAOCOM

Anuncio de Oportunidad para el desarrollo de Aplicaciones y Puesta a Punto de Metodologías Utilizando Imágenes SAR banda L Polarimétricas

Proyecto N° 33 Estudio Multitemporal de Glaciares y Ambientes asociados

del Hielo Continental Patagónico Sur y de Hielos terrestres y marinos en la Península Antártica.

Centro de Sensores Remotos (CSR), Dirección general de investigación y Desarrollo, Fuerza Aérea Argentina –Servicio de Hidrografía Naval (SHN), Ministerio de Defensa – Sistema de Integración Territorial Santa Cruz (SIT

Sta. Cruz), Ministerio Secretaría Gral. de la Gob. Sta. Cruz.

Campo de hielo Patagónico Sur (la extensión de hielos continentales más extensa del mundo tras las de la Antártida y Groenlandia; la mayor de todas las de carácter continental no polar y con acceso terrestre)

350 km N-S

16 800 km²

Glaciares Upsala (902 km²) Viedma (978 km²) Perito Moreno (258 km²)

Objetivos

• El objetivo general del presente trabajo fue generar una cartografía temática de las unidades de vegetación existentes en el área de estudio que puedan ser identificadas y categorizadas mediante el análisis digital de imágenes ópticas y de radar

• Asimismo es de interés el mapeo de otras cubiertas presentes en el área tales como hielo glaciario (zona de ablación y acumulación), suelo desnudo (roca), y nieve, con el objetivo de evaluar los mecanismos de interacción de estas cubiertas con la señal del radar polarimétrico, utilizando metodologías de procesamiento y análisis de imágenes.

• La información temática resultante será integrada al Sistema de Información Territorial Santa Cruz y utilizada para estudios científicos y técnicos, así como para la planificación e implementación de estrategias de gestión sustentable del Parque Nacional.

Área de Estudio

49º 43’ y 50º 53’ de latitud Sur 71º 52’ y 73º 43’ de longitud O

Materiales

• Imágenes ópticas • Landsat 5 TM , Path/Row 231/095 , de fecha 20 de febrero de 2011, con ancho de barrido de

185km y resolución espacial de 30m .

• Imágenes de radar • RADARSAT 2, SAR, ID 36726 Fine Quad Polarization ,27 de abril de2009

• RADARSAT 2, SAR, ID 36757 Fine Quad Polarization, 27 de abril de 2009

• Fine Quad-Pol 20° - 41° 25 km 11 x 9 m

Adquiridas bajo el programa Science and Aplications Research (SOAR) de la Agencia Espacial Canadiense

Software - ENVI 4.7 - NEST 4.C (ESA) - POLSARPRO V4.2.0 (ESA) - ARC-VIEW 3.2

Se realizó un relevamiento de campo en la zona de estudio, durante el mismo se evaluaron a través del análisis visual, sitios

característicos de los diferentes ambientes presentes en el área de estudio utilizando como apoyo para este trabajo productos

mejorados a través de procesos digitales (Ensanche de contraste y Realce de bordes), aplicados a la imagen Landsat 5 TM

empleada.

El objetivo del relevamiento a campo fue identificar y validar cada una de las clases temáticas que fueron establecidas en el

trabajo de interpretación visual preliminar y antecedentes; consistió en recorrer el área de estudio, localizando con GPS las

muestras de los distintos tipos de cobertura vegetal boscosa, vegetación de estepa, mallines y otras cubiertas asociadas como

hielo de glaciar, nieve, roca, etc. Estos sitios de entrenamiento sirvieron como base para definir patrones espectrales a ser

utilizados en la clasificación digital supervisada de una imagen Landsat y para el análisis de los mecanismos de interacción en

los datos radar.

Imagen Landsat 5, Falso Color Compuesto (Bandas: Rojo, Infrarrojo medio, Infrarrojo cercano, con filtros azul, verde y rojo, respectivamente) del 20 de febrero de 2011

VIAJE DE CAMPO AL PARQUE NACIONAL LOS GLACIARES

Clases temáticas identificadas En esta región predominan como comunidades leñosas los bosques caducifolios que se ubican principalmente en las laderas de las montañas formando macizos continuos compuestos principalmente por especies forestales comunes en todo el bosque andino-patagónico, la Lenga (Nothofagus pumilio), el Ñire (Nothofagus antartica), y el Guindo (Nothofagus betuloides) y también arbustos espinosos que forman matorrales en la parte oriental del bosque con especies representativas como el Notro (Embothrium coccineum) y el Calafate (Berberis heterophylla).

Bosque de Lenga (Nothofagus pumilio) Bosque Asociado Guindo (Nothofagus betuloides) Bosque de Ñire (Nothofagus antartica) Vegetación de estepa Mallines

Bosque de Lenga (Nothofagus pumilio)

Bosque Asociado Guindo (Nothofagus betuloides

Bosque de Ñire (Nothofagus antartica)

Vegetación de estepa

Mallines

Roca: áreas de roca pelada o suelo expuesto, se distinguen varios sectores rocosos, en la parte alta de las montañas, luego de los bosques de lenga achaparrada y en sectores bajos como la Península Herminita o alrededores de la Estancia Cristina donde se denotan los efectos de la erosión glaciaria.

Nieve: áreas cubiertas de nieve ubicadas en la zona de acumulación de los glaciares

Hielo Glaciario: áreas de hielo y lenguas glaciarias ubicadas en el campo de Hielo Patagónico Sur, allí podemos encontrar 48 grandes glaciares que desaguan desde la cordillera de los Andes hacia el Pacífico y el Atlántico. Están unidos en la zona de acumulación por un campo de hielo denominado Hielo Patagónico Sur, con una altitud promedio de 1600 metros y un área de 13000 km2. Esta clase identifica el hielo de los glaciares en la zona de ablación, incluyendo las morenas.

Glaciar Perito Moreno Este año no se produjo el cierre total del canal que une el Canal de los Témpanos con el Brazo Rico, aunque el frente se acercó bastante cerrando en forma parcial el canal. La zona de ablación se notaba con muchas fisuras, produciéndose continuos derrumbes en ambas caras, especialmente en la cara Norte, dando lugar a la aparición de muchos témpanos.

Glaciar Spegazzini La pared del Spegazzini parece haber perdido volumen de hielo por quedar al descubierto un espolón rocoso en su frente y marcas de retroceso del hielo en su ladera occidental. También se pudo observar un bloque errante sobre la pared

Glaciar Upsala Al estar abierto el brazo Upsala dado que no se encontraban los témpanos que encallados impedían el acceso a Bahía Onelli y frente del Upsala en diciembre del 2011, se pudo llegar con el catamarán a 3 km de dicho frente, aunque se hubiera podido llegar más cerca, pero la semana anterior hubo un importante derrumbe en el bosque de lengas en la ladera occidental del frente, fenómeno que no se había verificado nunca antes y como se seguían produciendo pequeños derrumbes todavía, se hacía muy peligrosa la navegación en la zona circundante

Clasificación Multiespectral Supervisada

CLASE PIXELS IMAGEN HAS

Estepa 2992422 19.90 269317.98

Agua 2062004 13.71 185580.36

Bosque de

lenga

539647 3.59 48568.23

Bosque de ñire 770412 5.12 69337.08

Bosque

asociado

308844 2.05 27795.96

Roca 5199592 34.57 467963.28

Nieve 735441 4.89 66189.69

Hielo glaciar 1123586 7.47 101122.74

Mallines 1308772 8.70 117789.48

Total 15040720 100.00 1353664.8 Average accuracy = 97.08 Overall accuracy = 98.21 KAPPA COEFFICIENT = 0.98251

Las imágenes RADARSAT 2, se calibraron radiométricamente, por la variación del ángulo de incidencia y se le aplicó el filtro Frost con ventana de 3x3 para disminuir el ruido speckle.

estos algoritmos permiten descomponer las observaciones en parámetros que ofrecen una interpretación física de la interacción ocurrida (por ejemplo dispersión superficial, dispersión de volumen o doble rebote) (Freeman y Durden, 1992; Lee, 1999; Ouarzeddine, 2007). Las descomposiciones se pueden utilizar para interpretar la naturaleza de las cubiertas e incluso realizar clasificaciones supervisadas y no supervisadas (Alberga, 2007; Rodrígues, 2003).

Descomposiciones de Pauli y Sinclair, Glaciares Perito Moreno y Upsala:

HH-VV HV+VH HH+VV

HH (HV+VH)/2 VV

Parámetros polarimétricos en la imagen RADARSAT-2 correspondientes a las área de los glaciares Perito Moreno y Upsala: Alpha Anisotropía Entropía

Se realizaron clasificaciones polarimétricas supervisadas y no supervisadas (entropía/alfa/anisotropía), Wishart-H/A/Alpha, con 7 clases, a fin de observar distintas características de hielos, vegetación y rocas, en ambas áreas de estudio . En el análisis polarimétrico realizado sobre las imágenes RADARSAT-2 se observó mayor despolarización (mayores componentes de polarización cruzada HV, VH) en las zonas de bosques, según lo esperado y también en algunas zonas de hielos de glaciar.

Desarrollado completamente mediante software libre, desde la generación de la información geográfica, su documentación, administración y hasta la publicación (Ubuntu, MapFish, Geoserver, Apache, MySQL, PgAdmin, gvSIG), la versión 3.0 contiene unas 140 capas temáticas procedentes de los diferentes planes cartográficos oficiales digitales, desarrollados entre 2007 y 2012), resultado de la cooperación interinstitucional entre SIT SantaCruz y diversos organismos de los Estados nacional, provincial y gobiernos locales.

Conclusiones Las clasificaciones supervisadas realizadas a la imagen Landsat 5 TM, arrojaron buenos

resultados utilizando las mismas clases temáticas, en forma visual y por las estadísticas (separabilidad de clases, matriz de confusión),

En el análisis polarimétrico realizado sobre la imagen RADARSAT 2 se observó mayor despolarización (mayores componentes de polarización cruzada HV, VH) en las zonas de bosques, según lo esperado y también en algunas zonas de hielos de glaciar.

Si bien los mecanismos de interacción entre las microondas y los componentes de la vegetación son complejos, el tipo de información ofrecida por los datos SAR demuestran su importancia como dato único y complementario para estudios forestales.

El desarrollo de radares en Banda L , polarimétricos, como el SAOCOM Argentino, promete aumentar la utilidad de estos datos para estudios de bosques y contribuir en aplicaciones operativas.

Como conclusión final se demostró la importancia del aporte de la información radar aún en zonas de alto relieve con presencia de deformaciones geométricas, para la confección de mapas temáticos.

Landsat MSS - Marzo 1981

Glaciar UPSALA

Secuencia ampliada

1981

Secuencia ampliada

1985

Secuencia ampliada

1997

Secuencia ampliada

1999

Secuencia ampliada

2002

Secuencia ampliada

2003

Secuencia ampliada

2005

Superposición 1981 - 2005

Superposición 2005 - 2006

Retroceso del frente del Glaciar Upsala medido sobre su morena central. Imágenes comparadas 1981-1999

Cada vez más científicos abogan por otorgar más peso al factor antropogénico, especialmente como motor del calentamiento global que se ha observado durante las últimas décadas y que no parece deberse únicamente a una oscilación natural del clima. En cualquier caso, independientemente de qué o quiénes tengan la responsabilidad última, el fenómeno del derretimiento de los glaciares existe, está ampliamente estudiado y tendrá consecuencias a medio plazo a menos que el clima cambie espontáneamente o se tomen medidas para limitar el factor antropogénico al máximo con la esperanza de que éste sea decisivo.

Retroceden los Glaciares por el Cambio Climático en la Argentina

Muchas Gracias